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為什么說(shuō)芯片設(shè)計(jì)不難,生產(chǎn)芯片難

發(fā)表時(shí)間:2022-07-05
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我們現(xiàn)在都知道芯片制造的完整過(guò)程包括:芯片設(shè)計(jì)、晶圓制造、封裝測(cè)試等幾個(gè)主要環(huán)節(jié),每個(gè)環(huán)節(jié)都是尖精技術(shù)和先進(jìn)科技的體現(xiàn)。


我們上次有提到過(guò),設(shè)計(jì)一款芯片,開(kāi)發(fā)者先要明確需求,定義諸如指令集、功能、輸入輸出管腳、性能與功耗等關(guān)鍵信息,將電路劃分成多個(gè)小模塊,清晰地描述出對(duì)每個(gè)模塊的要求。

然后由“前端”開(kāi)發(fā)者根據(jù)每個(gè)模塊功能設(shè)計(jì)出“電路”,運(yùn)用計(jì)算機(jī)語(yǔ)言建立模型并驗(yàn)證其功能準(zhǔn)確無(wú)誤?!昂蠖恕遍_(kāi)發(fā)者則要根據(jù)電路設(shè)計(jì)出“版圖”,將電路按其連接關(guān)系,有規(guī)律地翻印到一個(gè)硅片上。

至此,芯片設(shè)計(jì)才算完成。那為什么說(shuō)生產(chǎn)芯片比設(shè)計(jì)芯片難呢?是因?yàn)楹竺娴沫h(huán)節(jié)到了并不是你有技術(shù)就能完成的事了。

設(shè)計(jì)的最后環(huán)節(jié)就是流片,也就是試生產(chǎn),設(shè)計(jì)完后,由芯片代工廠小批量生產(chǎn)一些,供測(cè)試用。它看起來(lái)是芯片制造,但實(shí)際屬于芯片設(shè)計(jì)行業(yè)。

流片技術(shù)上不困難,因?yàn)樾酒O(shè)計(jì)基于現(xiàn)有工藝,除了少量需要芯片設(shè)計(jì)企業(yè)指導(dǎo)的生產(chǎn)之外,困難在于錢(qián)、錢(qián)、錢(qián)。

流片一次有多貴?先引用CMP(Circuits Multi-Projets,美國(guó)一家非營(yíng)利性多項(xiàng)目晶圓服務(wù)組織)的公開(kāi)報(bào)價(jià)吧。

圖片1.png

 

圖片來(lái)自CMP報(bào)價(jià)表

按照這份報(bào)價(jià),以業(yè)內(nèi)裸芯(die)面積最小的處理器高通驍龍855為例(尺寸為8.48毫米×8.64毫米,面積為73.27平方毫米),用28納米制程流片一次的標(biāo)準(zhǔn)價(jià)格為499,072.5歐元,也就是近400萬(wàn)元人民幣!

然后,芯片設(shè)計(jì)企業(yè)可以拿到什么呢?25個(gè)裸芯,平均每個(gè)16萬(wàn)元!

如此復(fù)雜的設(shè)計(jì),不能有任何缺陷,否則無(wú)法修補(bǔ),必須從頭再來(lái)。那就需要再次流片,就斷流片成功,也可能需要繼續(xù)修改優(yōu)化,再次改進(jìn)后再次流片,而如果重新設(shè)計(jì)加工,一般至少需要一年時(shí)間。每一次都需要至少幾百萬(wàn)元!

或許有會(huì)提出疑問(wèn),這是成本上的問(wèn)題,為什么算在困難上呢?這當(dāng)然是困難了,世界上最大的困難不就是沒(méi)錢(qián)嗎?

之所以在會(huì)提到流片費(fèi)用,是因?yàn)樵S多人在談及芯片制造困難的時(shí)候都會(huì)指出,建立一條先進(jìn)制程芯片產(chǎn)線需要天量資金投入,但通過(guò)流片可以看出,芯片設(shè)計(jì)對(duì)資金的渴求也同樣驚人,并且對(duì)團(tuán)隊(duì)的智慧、精力、耐心都是極大考驗(yàn)。